Genexpressionsanalyse dopaminerger Zellen der Substantia nigra im Parkinson-Syndrom

Genexpressionsstudien mittels 'Microarrays' sind ein vielversprechender Ansatz zur Identifizierung differentiell regulierter Gene in neurodegenerativen Erkrankungen. Die Attraktivität liegt in der gleichzeitigen Erfassung des Expressionmusters des gesamten derzeit bekannten humanen Transkriptoms. Es können zuvor unbeachtete Kandidaten-Gene und Stoffwechselwege identifiziert und neue Hypothesen für diagnostische und therapeutische Ansätze generiert werden. Durch die Verwendung von post-mortem Gewebe wird das 'in vivo' vorliegende Expressionsmuster abgebildet. Vorraussetzung für die erfolgreiche Durchführung sind die sorgsame Auswahl der Proben, die gezielte Analyse der betroffenen Zellpopulationen und die objektive Analyse und Interpretation der Daten. Wir analysierten Genexpressionsmuster dopaminerger Zellen der Substantia nigra mittels Laser-Mikrodissektion, in vitro Transkription und Microarray-Analyse (Illumina Sentrix® HumanRef6 BeadChip Array, >46,000 Transkripte/Probe) und verglichen die Expression von Proben mit Lewy-Körperchen-Pathologie (LBD) mit gesunden Kontrollen. Der Vergleich der Einzelzellanalyse mit Expressionsdaten aus Homogenaten der Substantia nigra zeigt die Anreicherung neuronaler gegenüber glialer Gene. Wir detektierten 27 differentiell regulierte Gene mit einem Signifikanzniveau p<0,01 (Bayes t-test, Baldi & Long, 2001). Weiterhin trainierten wir Klassifikationsalgorithmen (Support vector machines SVM, Linear discriminant analysis LDA). Die 50 differentiell exprimierten Gene mit den kleinsten p-Werten trennen unbekannte LBD Proben und gesunde Proben mit einer Genauigkeit von über 80%. Die differentiell regulierten Gene reichern nach GeneOntology Annotation im Energiehaushalt, dem Mitochondrion sowie dem Ubiquitin-abhängigen Proteinkatabolismus an und enthalten Chaperone und Stress-assoziierte Gene (Heat Shock). Die Studie unterstreicht die Rolle Entzündungs-assoziierter Gene, denen zunehmend Bedeutung in neurodegenerativen Prozessen beigemessen wird. Im Gegensatz zu bisher publizierten Daten aus dem Homogenat wird durch die Genomanalyse mikrodissezierter Einzelzellen eine Anreicherung neuronaler Transkriptome erreicht. Dies erlaubt Aussagen über differentiell regulierte Gene in dopaminergen Neuronen im Gegensatz zu sekundären Reaktionen der umgebenden Glia.